十字花科花草的远缘混种是粮食作物换代的关键所在渠道，可对接野外亲缘种的抗逆、抗虫等优质产品dna，但合子间的种间不亲和（SI）防御系统较为严重障碍此种历程。

段巧红教授团队先前在Nature发表的研究已揭示，自交不亲和（SI）植物柱头中的S位点多巴胺感觉激酶（SRK）与FERONIA（FER）多巴胺感觉激酶借助国家宏观调控抗逆性氧（ROS）技术，共同介导对自花花粉（种内隔离）和远缘花粉（种间隔离）的排斥，明确了“SRK-FER-ROS”是生殖隔离的核心通路（兔年首篇！Nature顶刊致谢文章出炉！山东农业大学段巧红和黄家保教授研究团队揭示植物远缘杂交新机制），该研究曾基于拜谱生物技术提供的亚硝基化修饰语组学分析，为机制解析提供了关键数据支撑。但触发该通路的远缘蜂花粉数字信号原子核始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红专家项目团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该研究分析致力于设备认定远缘蜂花粉中与SRK构建的配体，确认其在十字花科中的固执性、效果制度化试述在制种中的操作有潜力。

科研的结果

01、核心区表现团伙SIPS的司法鉴定

研究团队通过酵母双杂交与免疫性沉垫-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和血清同源物）皇室家族的肽类分子，命名为SIPS（SRK-interacting Interspecific Pollen Signal），包括AtSIPS1、AtSIPS2和AtSIPS3三个成员，其中仅AtSIPS1和AtSIPS2具备功能。AtSIPS1/2为分泌型花粉coat蛋白，在成熟花粉中高表达；微量热泳动（MST）实验证实，AtSIPS1/2与白菜柱头的BrSRK46胞外域结合亲和力极高（Kd值），其结合强度与SI配体-受体BrSCR46-BrSRK46的相互作用相当。然而，AtSIPS3并未与BrSRK46发生相互作用。这一结果首次证明远缘花粉存在可与SRK高特异性结合的配体，补充了202一年Nature留的“远缘花粉量的信号内部错误”空缺。

图1 本身与SRK能够 用处的种间蜂花粉走势的司法鉴定

02、SIPS-SRK-FER-ROS环路的认可

AtSIPS1/2结合BrSRK后，会招募FER受体激酶，激活下游的BrRBOHs（呼吸爆发氧化酶），导致柱头ROS水平显著升高，且实验显示，SRK跨膜区缺失突变体（BrSRKΔTM）或FER敲除突变体（brfer1-1/2）柱头中，SIPS无法诱导ROS升高，进一步证实SIPS信号依赖SRK-FER通路；高浓度ROS会显著降低远缘花粉的活力——拟南芥atsips1/2双突变体花粉无法诱导白菜柱头ROS升高，20分钟后花粉活力保留率达70-80%，而野生型（WT）花粉活力仅10-20%，反映SIPS是远缘花粉及花粉类食物释放ROS反感环路的最为关键的“进行警报”。

图2 SIPS在花托中释放ISI化学反应

03、SIPS的十字花科特喜欢的人与SRK结合在一起保手性

通过共线性分析与全基因组比对，研究发现仅31种十字花科植物（如诸葛菜、菘蓝、琴叶拟南芥）含有SIPS同源物，非十字花科植物（如番茄、矮牵牛、草莓）均无SIPS，其花粉也无法诱导SI植物柱头ROS升高；而在番茄中异源表达AtSIPS1/2后，番茄花粉可成功诱导白菜柱头ROS并降低自身活力，这一个结局第一次清楚SIPS是十字花科独居特的的远缘花粉量4g信号。

图3 SIPS有的是种被SRK广泛的肯定的泛皇室家族油菜蜜预警

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS组合SRK的保手区。实验显示，不同S单倍型的BrSRK（如BrSRK₁₂、BrSRK₄₄、BrSRK46）与AtSIPS1/2的结合能力相近，且删除SRK高变区的突变体（BrSRK46Δhv1-2-3）仍能与SIPS结合，仅失去与SCR的结合能力。SIPS紧密联系的传统性事关了不同于S单倍型的SI常绿植物均可广谱面部识别远缘蜂花粉。

图4 SRK回文序列多态性不的功效与SIPS的双方的功效

04、依托于SIPS机能的远缘混种战略

因为给出工作机制，探析管理团队在前提交的“减弱SRK/FER、解决ROS”原则根基上，变更“走势-信号通路双干涉”预案，进步大幅提升远缘有性杂交高效率：

油菜蜜侧调控：敲除拟南芥SIPS基因后，突变体花粉可穿透近缘种Capsella grandiflora的成熟柱头并形成杂交胚。尽管花粉侧SIPS敲除在实验中有效，但其依赖转基因技术，目前在实际育种中应用受限。

柱座侧系统优化：选择弱SI品系（如白菜24D4，S₄₄），结合反义寡核苷酸（AS-ODN）抑制SRK表达或水杨酸（Na-SA）清除ROS后，接受远缘种欧洲山芥（Barbarea vulgaris，高抗虫）花粉的效率显著提升。延续了“通路干预”的核心思路，同一时间能够“弱SI品系淘汰”减低柱座条件抵抗品质，使矫治的效果更相关系数，为非转人类基因繁育展示了更实用型的枝术路线。

图5 建立起高效化的十字花科沉水植物远距离选育策咯

篇文章总结

本实验内容中第一次检测出十字花科远缘花粉量及花粉量类食物的信号SIPS，引入“远缘花粉量及花粉量类食物SIPS-SRK-FER-ROS”的系统团伙工作缘由，与已经强调的“自果果粉量及花粉量类食物SCR-SRK-FER-ROS”工作缘由联合变成“种内-种间距离统一性模型工具”，解决办法了常年来“动植物怎样时候提升种内异交与种间隐性基因系统性”的进化升级海洋生命科学困难。

拜谱个人总结

段巧红教授团队在十字花科植物生殖隔离领域的研究具有清晰的递进性——2023年Nature率先揭示“SRK-FER-ROS”作为种内/种间生殖隔离核心通路的框架，Science则聚焦该通路中“远缘花粉信号分子”这一关键缺口，完成从“通路解析”到“信号鉴定”的突破，最终形成完整的分子机制链条，为远缘杂交育种提供从理论到技术的全链条支撑。

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参阅学术论文

Y. Cao et al., Science.Pan-family pollen signals control an interspecific stigmabarrier across Brassicaceae species.10.1126/science.ady2347 (2025).